基于遗传算法优化神经网络的再生保温混凝土强度预测

发布时间：2020-10-26 01:24

　　 混凝土抗压强度是评价混凝土性能的重要指标,提出一种准确合理的混凝土强度预测方法能够节约资源、时间及成本,具有重要的现实意义。而再生保温混凝土组成材料繁多且内部作用复杂,对其强度的预测是一个典型的多变量、非线性问题,难以用确定的数学公式对其强度进行预测。因此,迫切需要寻求一种新思维、新方法来解决此问题。作为人工智能的分支,近年来人工神经网络及遗传算法等新技术得到了广泛应用,并在混凝土性能预测领域取得了较为理想的效果。故本文利用这两种技术对再生保温混凝土抗压强度进行预测研究,主要研究内容如下:(1)建立基于BP神经网络与GA-BP神经网络的再生保温混凝土抗压强度预测模型收集课题组相关试验数据作为训练样本,对影响再生保温混凝土抗压强度的因素进行分析,选择水胶比、胶凝材料总用量、硅灰取代率、纳米SiO_2取代率、细骨料用量、砂率、外加剂掺量、再生粗骨料取代率,混合粗骨料压碎指标、吸水率、表观密度这11因素作为神经网络的输入参数,并经过试算与理论分析,确定网络建立所需要的所有参数。最终,网络经过训练后即可得到网络结构为11-20-1的再生保温混凝土抗压强度BP神经网络及GA-BP神经网络预测模型。(2)基于试验数据对两种再生保温混凝土强度预测模型进行评价设计12组再生保温混凝土试验作为网络的预测样本,分别使用两种网络对其强度进行预测,通过比较网络预测值与试验值之间的差异来评价网络的预测精度。预测结果表明:相比于再生保温混凝土BP神经网络强度预测模型,GA-BP神经网络强度预测模型的预测精度更高,其预测相对误差均在10%以内,能够满足实际工程的需要。
【学位单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU528
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 再生混凝土研究背景
        1.1.1 废弃混凝土再生利用的必要性
        1.1.2 再生混凝土的发展
        1.1.3 再生混凝土的研究现状
    1.2 保温混凝土研究背景
        1.2.1 建筑节能的必要性
        1.2.2 保温混凝土的发展
        1.2.3 保温混凝土的研究现状
    1.3 人工神经网络在土木工程中的广泛应用
    1.4 本课题的提出
    1.5 本文的主要研究内容
第二章 遗传算法优化BP神经网络
    2.1 引言
    2.2 人工神经网络概述
        2.2.1 人工神经网络的发展历程
        2.2.2 人工神经网络的特点
        2.2.3 人工神经网络的应用
    2.3 BP神经网络
        2.3.1 BP神经网络的结构
        2.3.2 BP神经网络的算法流程
        2.3.3 BP神经网络的不足及改进
    2.4 遗传算法优化BP神经网络
        2.4.1 遗传算法
        2.4.2 遗传算法优化BP神经网络
    2.5 本章小结
第三章 再生保温混凝土强度的影响因素
    3.1 引言
    3.2 水胶比对再生保温混凝土强度的影响
    3.3 再生粗骨料对再生保温混凝土强度的影响
        3.3.1 取代率对再生保温混凝土强度的影响
        3.3.2 骨料性质对再生保温混凝土强度的影响
    3.4 外掺料对再生保温混凝土强度的影响
    3.5 本章小结
第四章 基于神经网络的再生保温混凝土强度预测模型
    4.1 引言
    4.2 BP神经网络强度预测模型的建立
        4.2.1 训练样本
        4.2.2 样本数据的归一化处理
        4.2.3 网络隐含层层数及神经元数的确定
        4.2.4 其他参数的确定
    4.3 再生保温混凝土BP网络模型的训练过程
    4.4 GA-BP神经网络强度预测模型的建立
        4.4.1 遗传算法编码
        4.4.2 适应度函数设计
        4.4.3 遗传操作
        4.4.4 其他控制参数的确定
    4.5 再生保温混凝土GA-BP网络模型的训练过程
    4.6 本章小结
第五章 再生保温混凝土强度预测模型的应用
    5.1 引言
    5.2 再生保温混凝土神经网络强度预测模型的性能评价
        5.2.1 验证性试验设计
        5.2.2 网络预测模型的预测效果评价
        5.2.3 网络预测模型的训练效果评价
    5.3 各类因素对再生保温混凝土强度的影响
        5.3.1 水胶比对再生保温混凝土强度的影响
        5.3.2 再生骨料取代率对再生保温混凝土强度的影响
    5.4 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
附录
致谢
攻读硕士学位期间的科研工作

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本文编号：2856270